Надходження теплоти

_{1. Теплота від згоряння палива становить}

,

_{де  нижча теплота згоряння природного газу, кДж/м3;}

_{В  витрата палива, м3/год.}

кДж/год.

_{2. Фізична теплота, що вноситься підігрітим повітрям, дорівнює}

,

_{де  практична витрата повітря на одиницю палива при α = 1,1 (табл. 2), м3/м3;}

_{Cn  середня теплоємність повітря при tn (табл. А.1), кДж/(м3С);}

_{tn  температура підігрівання повітря, С.}

_{кДж/год.}

_{3. Теплота екзотермічних реакцій при окисненні шихти, що нагрівається, становить}

,

_{де  тепловий ефект реакції окиснення шихти заданого складу, що нагрівається, кДж/кг;}

_{Сі  вміст і-го елемента у складі шихти, %;}

_{qi  тепловий ефект реакції окислення і-го елемента шихти (табл. А.2), кДж/кг:}

_{q = 102(0,43425470 + 5,66530670 + 7,3992468 + 0,0627084 +}

_{+ 0,4035523 + 1,1527306 + 84,88530523) = 28050,866 кДж/кг;}

_{G  годинна продуктивність печі, кг/год;}

_{a  кількість металу, що окислився (частка від маси шихти), 0,0246.}

кДж/год.

_{4. Загальне надходження теплоти становить}

_,

_{кДж/год.}

Витрачання теплоти

1. Витрата теплоти на нагрівання та розплавлення металу становить

,

де С₁  середня теплоємність алюмінію при нагріванні від t_н до t_пл (табл.А.3), кДж/(кгС):

_{кДж/(кгС);}

С₂  середня теплоємність алюмінію при нагріванні від t_пл до t_р (табл.А.3), кДж/(кгС):

_{кДж/(кгС);}

і  прихована теплота плавлення алюмінію, і = 389,7 кДж/кг;

t_пл  температура плавлення металу, t_пл = 660 С;

t_н  температура шихти, що завантажується, t_н = 20 С;

t_р  робоча температура у печі, t_р = 850 С.

Q_н = 37501,0725(66020) + 389,7 + 1,2155(850660) = 4901000 кДж/год.

2. Теплота, що виноситься шлаками, становить

_,

де G_шл  годинний вихід шлаків, 1250 кг/год;

С_шл  середня теплоємність шлаків при t_шл, кДж/(кгС):

_{кДж/(кгС);}

t_шл  температура зливання шлаку, С.

_{кДж/год.}

3. Втрати теплоти з димовими газами, що виходять з робочого простору печі, становлять

_,

де  об’єм димових газів на одиницю спалюваного палива при α=1,1 (табл.2), м₃/ м₃;

 середня теплоємність димових газів при t_дг, кДж/(м₃С);

С_і  середня теплоємність і-го продукту згоряння при t_дг (табл.А.1), кДж/(м₃С);

V_i  об’ємна частка і-го продукту згоряння в димових газах (табл. 2);

С_дг = 0,12632,2266 + 0,10181,7133 + 0,75371,3938 +

+ 0,01821,4801= 1,5331 кДж/(м₃С);

t_дг  температура димових газів на виході з печі, С.

_{кДж/год.}

4. Витрати теплоти в результаті хімічної неповноти згоряння палива дорівнюють

_,

де k₁  кількість палива, що не догоряє, приймаємо k₁=0,02.

_{кДж/год.}

5. Втрати теплоти з механічним недогорянням становлять

_,

де k₂  кількість втраченого палива, приймаємо k₂=0,03.

_{кДж/год.}

6. Втрати теплоти у навколишнє середовище становлять

_,

де k₃  питомі втрати теплоти, приймаємо k₃=167,5 кДж/кг.

_{кДж/год.}

7. Невраховані втрати теплоти дорівнюють

,

кДж/год.

8. Загальні витрати теплоти:

_,

кДж/год.

Визначаємо витрату палива В із рівності статей надходження та витрати

теплоти:

_.

_,

_{В = 2041 м3/год.}

_{Питома витрата палива ВТ = 2014 / 3,75 = 544 м3/т.}

_{Після підстановки значень витрати палива дістанемо:}

кДж/год,

кДж/год,

кДж/год,

кДж/год,

кДж/год,

кДж/год.

_{Результати розрахунків зводимо в табл. 3.}

_{Таблиця 3 – Тепловий баланс короткобарабанної печі}

Надходження теплоти				Витрачання теплоти
Стаття		Кількість		Стаття		Кількість
		%	МДж/год			%	МДж/год
1.	Теплота від			1.	Теплота на нагрі-
	згоряння палива	79,651	74863		вання і розплав-
2.	Фізична теплота,				лення металу	5,214	4901
	що внесена піді-			2.	Теплота, що ви-
	грітим повітрям	17,596	16538		носиться шлаками	0,921	866
3.	Теплота			3.	Втрати теплоти
	екзотермічних				з димовими
	реакцій	2,753	2588		газами	71,547	67246
				4.	Втрати теплоти
					від хімічної
					неповноти зго-
					ряння палива	11,294	10615
				5.	Втрати теплоти
					з механічним
					недогорянням	2,390	2246
				6.	Втрати теплоти
					в навколишнє
					середовище	0,668	628
				7.	Невраховані
					втрати теплоти	7,965	7486
				8.	Нев’язка	0,001	1
	Усього	100,00	93989		Усього	100,00	93989

Приклад 3. Визначити розміри короткобарабанної печі для виплавлення 30 т алюмінієвого сплаву, яка опалюється природним газом (див. приклади 1, 2).

Розв’язання

Знаходимо внутрішній діаметр печі за формулою (8), прийнявши за практичними даними ω_t = 1,15 м/с:

_м.

Для визначення довжини печі та коефіцієнта заповнення робочого простору виходимо з таких умов:

– піч у поперечному перерізі має форму циліндра без ребер і конічних частин;

– піч заповнюється розплавом до рівня завантажувального вікна.

Схему до розрахунку печі наведено на рис. 1.

Рисунок 1 – Схема до розрахунку короткобарабанної печі

Площу перерізу розплаву S_P визначаємо за формулою:

_{, (11)}

_{де – площа сектора АОВ (рис. 1), м2;}

_{– площа трикутника АОВ (рис. 1), м2;}

_{α – кут при вершині сектора АОВ, град.;}

_{h – радіус завантажувального вікна (для короткобарабанних печей h складає 15...20 % від внутрішнього діаметра печі), приймаємо h=0,685 м.}

_{З розгляду прямокутного трикутника ОаВ (рис. 1) знаходимо величину кута α за теоремою косинусів}

_{та довжину ванни металу в перерізі (хорду АВ):}

м.

_{Тоді дістанемо}

,

_{тобто α = 137 °.}

_{Підставляючи значення довжини хорди АВ та кута α в формулу (11), дістанемо:}

м₂.

_{Коефіцієнт заповнення печі дорівнює}

_{φ = 2,88/10,63 = 0,27,}

_{тобто піч заповнюється на 1/3 об’єму.}

_{Об’єм, зайнятий розплавом при завантаженні 30 т алюмінієвого сплаву (щільність 2,37 т/м3) та 10 т флюсів (щільність 1,54 т/м3), дорівнює}

_{VP = 30/2,37 + 10/1,54 = 19,15 м2.}

_{Тоді довжина короткобарабанної печі за формулою (9) дорівнює}

_{L = 19,15/2,88 = 6,65 м.}

_{Відповідь: Діаметр і довжина короткобарабанної печі продуктивністю 3,75 т/год дорівнюють 3,68 та 6,65 м відповідно.}